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技术工人在生产车间 羊城晚报记者 董鹏程 摄 |
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晟源公司的氢碎车间 羊城晚报记者 董鹏程 摄 |
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车载电机用磁石（受访者供图） |
羊城晚报记者 黄婷 孙晶 陈泽云 董鹏程 实习生 邓佳丽 在广东吹响“制造业当家”号角的背后，电机的身影无处不在。无论是电梯、空调、新能源车等产品，还是高大上的智能制造机器人，都有电机如同心脏在分秒不停地运转，将电能转化为机械能。而“心脏”搏动的奥秘，在于电机深处看不见也摸不着的磁场。 如何给电机提供足够强大的磁场？稀土永磁体不是唯一答案，但或许是精准控制、绿色节能的最优解。 “我们小时候玩的吸铁石也是永磁材料的一种，不过稀土永磁材料的磁性能要高出许多，很小一块就能具备很强的磁场，因此能够在工业电机中形成强大而稳定的磁场，取代传统电机的励磁线圈。一台永磁电机要比传统电机节能30%以上，还能满足智能制造对电机的高精度要求。”广晟有色下属广东晟源永磁材料有限责任公司（简称“晟源公司”）总经理卢其云形容永磁电机为“革命性的产品”。 今年以来，随着广晟有色晟源公司8000吨高性能钕铁硼永磁材料项目（简称“晟源永磁项目”）（一期）的投料试产，大批高性能的神奇“吸铁石”从这里迈向赋能制造业的漫漫征途。 一块“吸铁石”激起电机市场浪花 稀土，被誉为现代工业的“维生素”。稀土永磁材料是消费量最大的稀土功能材料，是当今稀土材料“点石成金”的主要路径。目前，稀土永磁材料的产值约占稀土产业产值的70%，钕铁硼是其中的核心产品。在“双碳”战略背景下，新能源汽车、风力发电、节能环保等新兴产业加速发展，工业永磁电机将会成为未来高性能钕铁硼永磁材料需求主场。然而，广东的永磁材料主要由外省调入，当地磁材企业存在散、小、弱的特点，缺少大型磁材生产企业。 这种情况正在发生转变。今年1月，位于广东省河源市东源县新材料产业园内的晟源永磁项目（一期）投料试产，这是全省最大的高端稀土永磁材料生产基地。目前，晟源永磁项目（一期）产能为2000吨/年，预计2023年底达到4000吨/年。 公开信息显示，由广东省属国企控股的广晟有色，是广东唯一合法的稀土矿产资源开采企业，项目所在地河源也处在广东稀土产业走廊的关键位置。而这些产自河源的高性能“吸铁石”，瞄准的是对稀土永磁电机有着广泛应用的粤港澳大湾区市场。 晟源永磁项目生产的高性能钕铁硼永磁材料，主要应用在稀土永磁电机及高端3C电子产品上。记者走访该项目了解到，这些下游客户大多分布在粤港澳大湾区，终端应用客户的售后需求可以实现24小时内响应；技术人员从河源到粤港澳大湾区核心城市仅需两个多小时路程，可以保证售后服务的时效性。同时，相较于广深地区，河源固定成本相对更具优势，有利于企业发展。 值得一提的是，稀土永磁材料的高质量发展，也是构筑现代制造业大厦的基石所在。例如，作为智能制造的必备品，伺服电机对于精度的要求非常严格，而传统电机一般很难达到，装载了高性能钕铁硼永磁材料的伺服电机却能轻松“胜任”，实现高精度控制，又能满足节能减排的要求。当前，稀土永磁材料所属的先进材料产业集群作为支撑国民经济发展的重要基础原材料工业，也被列为广东省战略性支柱产业集群。 智能制造为高性能磁材“赋予灵魂” 揭开熔炼炉储料罐，钕铁硼合金甩带片闪着亮晶晶的金属光泽，看似寻常却独具潜能。钕铁硼永磁材料的晶体结构早在熔炼环节就已经形成，成型后也要经过烧结实现致密化，才能被加工成各种形状，在充磁后产生强大磁场。 如何将潜能发挥到极致？晟源公司生产部主任工程师刘云海对记者作了生动的讲解：“如果要论材料生产中‘赋予灵魂’的一步，那就是取向成型。我们要通过加载取向磁场，对粉末颗粒的易磁化方向进行排列，使其与磁体最终充磁方向一致，才能使最终的产品表现出最大的磁性。” 一般情况下，材料经过取向成型后，需要引入人工对其真空包装，完成等静压操作才能进行烧结。然而，走进晟源公司的成烧车间，成型和烧结环节之间并没有工人忙碌的身影，只有AGV小车和用于叠料码货的中转仓。通过设计制造的全自动磁场取向成型压机和坯料转运系统，实现了钕铁硼生产成型和烧结一体化。 成型和烧结环节成功“合二为一”，也让生产线自动化得以大展身手。据介绍，晟源永磁项目目前已建成高连续化、自动化、智能化的产线，在产线数据方面，不是阶段性或区域性采集，而是全流程采集。生产线工艺流程的连续周转，这是实现数字化和智能化的重要基础。 在氢碎车间，6台自动化氢碎机只需要由3个工人进行操控。晟源公司磁材生产部主办工程师申明辉介绍：“过去，整个环节需要花费的时间长达16个小时，且需要绷紧安全生产这根弦，所以工人们值班时没法休息，要全神贯注地关注机器的运转情况，注意启动下一个工序。”在氢碎环节全面自动化后，操作按钮完成投料和出料操作，机器就会自动完成中间环节，工人们只需要坐在氢碎机一旁留意和记录参数，关注机器的安全状态，劳动强度明显降低。 粤国企依靠经验和人才“弯道超车” 晟源永磁项目投料试产以来，已有许多来自珠三角下游客户的订单闻讯而至，看重的正是永磁材料产品的高性能。 永磁材料能否冠以“高性能”，最核心的两项指标是磁能积和矫顽力。晟源公司科技发展部工程师介绍：“如果把永磁材料比作一块海绵，把海绵放进水里，海绵吸水的多少就相当于磁能积，将水挤干的难易程度就相当于矫顽力。” 高磁能积代表的是高磁性能、大磁场强度，高矫顽力代表的是强抗退磁能力和良好的稳定性。记者走访了解到，传统工艺需要借助高额贵重原材料才能实现磁能积和矫顽力的“双高”，晟源公司正在加大研究，通过创新工艺、优化组织结构来实现“双高”目标。 晟源公司科技创新的底气，在于广晟有色在稀土领域的全产业链布局与原料优势，以及在永磁材料领域的生产经验与人才积累。在高端磁材领域，广晟有色拥有在华南地区最早从事磁材研发生产的深圳市福义乐磁性材料有限公司。经过多年的技术研发储备，广晟有色已掌握钕铁硼磁材制造核心技术。 2021年6月，全国稀土磁材领域权威专家、中国工程院院士李卫唯一的院士工作站落户广晟有色，大幅提升广东高性能钕铁硼磁体、磁器件领域技术水平。在项目建设阶段，李卫院士团队对自动化装备、智能制造及数字化工厂等方面的建设，提出了很多战略性意见。为增强可持续发展动能，晟源永磁项目也联合广东省科学院资源利用与稀土开发研究所集结了一支高素质、高效能的创新研发团队。 如今，随着晟源永磁项目发展进入新阶段，广晟有色相关负责人表示：“我们将发挥在高性能永磁材料领域的后发优势，依托稀土全产业链布局和多年的人才及技术积累，在产品性能上加速‘弯道超车’，致力于打造国内领先、国际一流的稀土上市公司。”
